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地球化学生态修复技术取得良好示范成效

近年来,自然资源部中国地质调查局充分发挥专业优势,围绕美丽中国、健康中国建设,组织推进了多项生态修复技术研发工作。针对矿山、农田、化工场地等生态破坏和污染问题,近期成功研发了系列基于地球化学方法的修复关键技术,在江西、湖南等地取得了良好的修复示范效果。

针对酸性矿山废水排放造成的重金属污染问题,探索形成以生物修复技术为主、矿物吸附为辅的治理工艺,研发地球化学材料与微生物复合治理装置,可实现酸性矿山废水达标排放,从源头上阻止矿山废水排放造成土壤污染。该技术在江西德兴铜矿取得良好实验效果,该矿区废水经过处理后,酸碱度由强酸性修复至中偏碱性,铁、铜、锰、铝、镍的平均去除率均大于99%,锌的平均去除率大于95%,水质指标满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级排放标准,部分水质指标达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006),每处理一吨废水的成本一般不高于6.4元,具有廉价、高效、管理简单、无二次污染等特点,是一种经济实用的酸性矿山废水治理方法。目前正在与德兴铜矿进一步开展联合技术攻关,拟将该技术植入矿山现有水处理系统。

针对稻田镉污染问题,提出“根系微地球化学障”概念。在水稻育秧过程中,将土壤修复材料施加到育秧土中,在水稻根系周围形成“微型障”。抛秧后,“微型障”随根系土带入水稻田,可有效阻滞土壤中的镉通过作物根系迁移至籽实,从而降低稻米中的镉含量。采用该技术,成功建立450亩镉污染修复试验田,取得“双80”修复效果:一是稻米中镉去除率超过80%,二是修复成本比传统大田播撒修复材料方式降低80%。“根系微地球化学障”技术可显著降低修复材料用量和人工成本,基本解决了该类污染农田修复的成本瓶颈问题,具有较高推广价值。目前正在与企业开展产业化应用实践。

针对化工场地多重金属或重金属-有机污染物的复合污染问题,运用电动力学原理,将土壤中的重金属及有机污染物聚集到一定范围,再联用稳定化技术或渗透反应格栅技术,将重金属固化于活性炭等介质中,或降解为毒性较低的低价重金属和有机物,从而实现对复合污染物的有效去除。该技术在复合污染土壤修复中已成功应用,修复后土壤中铅、锌、镉、汞和砷等去除率约70%,修复成本比市场平均价格降低约80%。在有机-重金属复合污染场地,修复后土壤中镉元素活动态、铬元素活动态、总六六六和总滴滴涕去除率分别为57%、85%、99%和93%,修复成本对比市场平均价格降低约30%,为复合污染场地修复和复垦提供了一种经济高效的新型技术方法。

针对花岗岩地质背景区稀土矿山开发造成的水土流失和氨氮污染问题,建立了“多功能型土壤—植被修复技术”。该技术以天然黏土矿物修复改良土壤为主,辅以稳定边坡、植被重建等工程,在江西省赣南足洞废弃稀土矿区取得良好修复效果和经济效益。矿区经过修复后,水土流失率从85%降至10%,氨氮污染程度平均下降10%,植被覆盖率提高到90%,生物多样性显著增加。与传统修复方法相比,该技术修复成本降低了30%至50%。修复后,矿区引进优质蓝莓种植,果实中稀土、铵等含量监测结果连续5年满足《食品安全国家标准 食品中污染物限量》(GB 2762-2017)要求,钾、铁、锌、硒等营养元素含量优于市售产品,蓝莓亩产约1500斤,每亩增收约3.5至5万元,改变了生态修复纯投入、零收益局面,实现了增值开发。

据了解,中国地质调查局正在加快推进修复技术体系化、标准化建设,推动成熟技术实现市场化转化应用。

“根系微地球化学障”治理技术大田应用现场